利用IT技术实现供电自动计收费

利用IT技术实现供电自动计收费【摘要】本文旨在探讨提供一种低成本、高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。本文讨论了数据集中器的硬件设计，并对其各模块进行了设计与分析。详细地介绍了远程电力抄表系统——集中器硬件设计的具体实现方案。关键字：采集终端、集中器、采集查询软件系统、远程抄表。【Abstract】Thispaperaimstoexploretheapplicationprovidesalowcost,highreliabilityandpublicutilitycharges,automationandresidentialpropertymanagementintelligent.Thispaperdiscussedthehardwaredesignofdataconcentrator,andthevariousmodulesofthedesignandanalysis.Introducesindetailtheconcreteimplementationschemeofremotepowermeterreadingsystem--focusonthehardwaredesign.Keywords:acquisitionterminal,concentrator,collectionquerysoftware,remotemeterreadingsystem.第一章:绪论1.1南昌县供电公司的困境近年来南昌县经济高速发展，以此相适应的供电事业也有了跨越式发展。现在一户一表制已基本实现，企业级的电力负荷监测、控制系统也已在一些地区投入使用，取得了较好的效果。但低压电力用户由于数量多，地域分布广，电力公司的抄表工作量相当大。截止2013年该公司共有******户低压用户。如此大量的用户如何实现及时、准确的抄表计费，如何有效的管控就成为了摆在公司上下的一个大问题。根据南昌县供电网络覆盖广、通讯情况复杂、数据采集要求及时准确的特点，公司最终选择了利用IT技术实现远程集中抄表系统的实施方案。1.2远程抄表系统方案概述该方案利用新的数字通讯技术手段，采用基于本地和远程自动抄表技术，完成自动抄表并达到实时监控电能表计的目的。同时可以减少人工上门抄表、数据输入等繁杂又容易出错的劳动，提高工作效率，真正做到用电管理自动化。该方案具有如下优点：与收计费系统协同工作；可以实现集中管理；供电信息与数据可以实时采集。1.3远程抄表系统的整体架构：系统构成框图如图1所示。系统中用户采用电表加载波采集终端；每个采集终内置485通讯模块，使得采集终端与集中器之间可以通过RS485总线进行双向通讯，以完成电能计量、电压和功率测量等；同时系统主站GPRS或电话线方式与集中器通讯，进行数据交换和参数设置等操作。最终使系统实现远程抄表和监控功能，极大减少电力部门的劳动力，提高社会效益和经济效益。为电力管理上等级和现代化管理水平的提高打下坚实的基础。第二章：远程抄表系统的硬件实现：2.1、集中器的选用集中器是系统中的一个重要组成部分，主要负责汇总采集终端数据并实现传输功能。在选用过程中主要考虑了以下几个方面问题：首先，国产电能表厂家众多，质量参差不齐，协议较多，抄表设备没法统一。其次，进口表和国产表在协议上兼容性不好，并且进口表之间协议也稍有差别。再次，电能表的通信接口电气特性上也有比较大的差别，虽然电能表都带有MBUS接口，但是不同厂家之间的MBUS接口电气特性并不一致，比如：总线电压要求、调制深度要求、反向通信的电流要求、数据长度要求等等，这些电气上的差别，导致抄表器很难适应，很难兼容各个厂家的电能表。考虑到上述困难后我们选用了基于RS485总线的集中器。RS485总线具有通信范围广(几十米到上千米)、布线简单、兼容性好等特点。2.2、采集终端的选用：采集终端主要用于实现电能表与专变的远程数据的采集与基本的数据处理。根据采集对象的不同分为用电信息采信终端和专变采集终端。1、用电信息采集终端：是对各信息采集点用电信息采集的设备，简称采集终端。可以实现电能表数据的采集、数据管理、数据双向传输以及转发或执行控制命令的设备。用电信息采集终端按应用场所分为专变采集终端、集中抄表终端（包括集中器、采集器）、分布式能源监控终端等类型。2、专变采集终端：专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。依据功能可分为基本型采集器和简易型采集器。基本型采集器抄收和暂存电能表数据，并根据集中器的命令将储存的数据上传给集中器。简易型采集器直接转发集中器与电能表间的命令和数据。2.3、远程通信信道的选用：本系统远程通信信道建设上计划选用公共电话网信道与GPRS信道并重的设计方案。1、公共电话网通信信道：是指利用现有的广泛覆盖的公共电话进行数据传输。在技术上通过调制解调器将数据信号转换为模拟信号进行传输。该通信方式具有成本低、通信稳定的特点，但受制电话网覆盖情况，偏远地区不便于实现。2、GPRS无线公网信道：GPRS数据通信是基于现有的GSM(全球移动通信系统)网络实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GGSN(GPRS网关支持节点)和SGSN(GPRS服务支持节点)。SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要起网关作用，可以与多种不同的数据网络连接，如ISDN(综合业务数字网)、PSPDN(包交换公用数据网)和LAN(局域网)等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP协议，无需经过PSTN（公用电话交换网）等网络的转接，可直接与Internet网互通。因此GPRS通信在远程通信中具有很高的性价比优势。第三章：远程抄表系统的软件实现：本系统软件部分的设计遵循了软件工程思想：采用面向对象思想进行系统分析与设计，软件实施过程采用project2000和vss项目管理工具进行管理，涵盖了需求分析、系统设计、详细设计、编码、测试、软件实施等环节。系统基于windows平台。系统在开发过程中采用了面向对象的VISUALSTUDIO2008编程工具和RATIOINALROSEUML分析工具，软件产品成熟而先进。开发语言为C#。后台数据库选用了大型关系数据库：SQLSERVER2005。系统具有良好的兼容性与扩充性。各子系统间采用消息通讯机制，既保障各子系统的相对独立性，又可保障系子统之间通讯的实时性。总体设计，基于C/S架构，C/S架构有界面友好、实时性高的特点。现分述各主要子系统如下：3.1、数据传输通讯子系统：这是系统的核心之一，完成通讯链路的监测、建立和维护数据的双向传输功能。该子系统基于TCP/IP协议，采用多线程设计，根据负载，自动派生线程服务，以提高系统的响应速度，可以支持6000套以上采集点通讯的并发连接。3.2、数据处理子系统：可以实现针对每个电度表，都有对应的审核规则，根据规则对接收到的数据进行审核。如有异常的数据，将记录在日志窗口与日志文件中。这些规则可以进行人工编辑，以满足当地特定的需求。3.3、数据入库子系统：该系统对经审核后的数据进行入库工作。后台数据库支持目前主流数据库：SQLSERVER、ORACLE、SYBASE、DB2等。同时，针对第三方的自动气象站与数据，经审核后可以同样完成入库工作，保障数据的完整性。3.4、监控子系统：主要完成硬件的实时监控与通讯质量的监控。对电度表、通讯设备、数据采集点运行情况进行监控，并在基于GIS的地图上显示，不同的硬件有不同的颜色，并可以对抄表系统和时间段进行故障率统计。监测资料的传输，根据时次、时段并结合台站进行报到率查询，并在界面上动态显示。3.5、资料实时显示子系统：该子系统主要是采用GIS地图，结合各自动气象站在地图上的分布情况，进行数据和报警数据的多种显示功能与查询统计功能。采用同一显示界面，底图采用GIS精确地图，可进行无级放大或分县（区）显示，主显示界面为常规资料填图方式，可单一要素显示。单一要素可进行等值线分析，有故障出现不同颜色的报警闪烁，不同的功能通过鼠标右键、或在工具栏上按钮实现。数据可实时自动更新（无需手工刷新），可单要素、多要素分别显示；点击单站点，可显示该站点所有电度表的相应情况。可切换到站点分布图，在此状态下，可以用小圆球来表示站点的运行状况：红的表示站点运行不正常，绿的表示站点运行正常。鼠标移到圆球上显示站点的系统信息以及最近正常数据的时间。3.6、历史资料统计查询子系统：提供各电力部门，在任意时段，任意要素的查询。在界面上输入查询条件后，可查询任意电表的历史资料的数据查询。3.7、日志监控功能：在界面上，动态显示、记录当前的主要操作，包括：修改参数、通讯过程、报警信息。同时将这些数据保存到日志文件或者入库，以方便查询。3.8、报警子系统：可以设置报警条件，满足报警值后，该子系统将在界面上进行声光报警，在平面图上用不同颜色的表示不同报警等级，点击站点可显示详细信息。第四章：远程抄表系统的主要技术特点：4.1、系统安全可靠：本系统的安全性由三方面构成：第一，数据库是大型的、多用户的数据库，它的安全性高，允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性，用它来做抄表系统的数据引擎可以保证数据的安全；第二，系统对用户实现分级授权管理功能，通过检查使用者的名字和授权密码，赋予使用者相应的操作权，借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。第三，防火墙功能及完善的数据备份功能，防备系统受到人为的恶意攻击，数据备份功能确保在硬件系统故障时，也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动抄表系统。4.2、完善的系统日志：系统日志记录了进入系统，离开系统，收费，设置硬件，改变运行参数操作等及操作者，操作时间，凡是改变数据库的操作都被记录下来。4.3、抄表速度快：抄表快、数据准确，抄表时PC机只读采集器的数据，数据传输采用1200波特率，传输速度快，并对每个数据块都有效验码，保证了传输的准确性。4.4、广播对时功能：该功能使得系统中的所有电能表的时间基准与PC机保持一致，对时成功后，由电池供电的电能表内部时钟，不再需要PC机的干预。因此，只要保证在对时时刻，PC机的时间是正确的，以后在运行的过程中，改变PC机的时钟并不会影响电能表的时间。4.5、自动抄表功能：按照设置的抄表开始时间和抄表间隔，到预定的抄表时刻，系统便会依次拨号去抄采集器或电表内的数据。对于抄不上数据，系统会自动补抄或人工发命令补抄。4.6、电量冻结功能：可以方便地定义总表，安装和删除总表，给总表分配分表。通过安装适当的总表，结合抄冻结数据功能，就可得某一特定的时刻的总表读数，各分表的读数（由此得到读数和），就可以计算出某部分电路的电能损耗，为确定电费提供依据。4.7、电费管理功能：收电费前，统一抄录一次电费数据。当确保数据库内的数据反映最近的电表读数后，利用程序中的功能自动计算出当月用电量和电费。交纳电费时，只需输入用户号，当月用电量和电费由程序填写。每笔电费都有详细记录，便于对帐。4.8、设备管理功能：如告警：开箱告警、停电告警、逆相告警、超温告警、过载告警、倾斜或移动报警等；控制：对欠费用户进行拉闸等。并提供停电数据保护功能，在停电48－－72小时内仍可抄表和监控。本系统结合移动公司的短信平台，在告警时，可根据具体内容发短信给相关的管理人员。第五章：总结供电系统实现远程数字化抄表是我供电系统发展的一个大方向。本文通过对南昌县供电公司去年实施的远程抄表系统中所遇到的各总问题进行总结分析，希望能为其他实施远程抄表的企业提供帮助。现在该系统己在南昌县供电公司投入使用。致谢上海电力电院专升本的